线 线 封 订装 密 ： 分 评 ： 号点 学两 端 线 黑 过 超 得 下 不 上 ： 求 要 写 ： 书 题 名 考 姓 ： 级 班
兰州交通大学试卷（主卷）
课程名称：化学反应工程 A 教学班中学生序号
班级： 学号： 姓名：
题 号 一 二 三 四 五 总分 得 分 阅卷人 复查人签名：___________ 核分人签名：_______________
一、 选择填空（每小题2分，共30分）
1、丁烷在700℃，总压0.3MPa条件下的热分解反应： C4H10（A）→2C2H4（B） + H2（C）
原料气中含有10%的甲烷，假设甲烷不分解，则丁烷进料流量为V0=300m3·h-1 且转化率为xA=60%时，反应器出口体积流量V=（ ）m3·h-1。 A. 120 B. 300 C. 324 D. 624
2、二级液相反应 A→R，在反应的第一分钟内A的浓从2.0mol/L下降到1.5mol/L， 则速率常数k=（ ） L·mol-1·min-1。
A. 0.0028 B. 0.167 C. 0.5 D. 条件不足，无法计算 3、关于平推流反应器的物理模型，以下不正确的是（ ）。 A. 反应器内无返混，所有物料通过反应器的时间相同
B. 垂直于流体流动方向的同一截面，不同径向位置的组成和温度是一致的 C. 定常态下操作，反应器内状态只随轴向位置而变，不随时间改变 D. 反应器内无轴向返混，但在径向有返混，且物料通过反应器的时间相等 4. 直径和高均为a的圆柱形催化剂粒子，其比表面当量直径ds=（ ）。 A. a B.
6 2a C. 32a D. 16a 5. 在反应器设计物料衡算式中，关键组分积累量为零的反应器为（ ）。
A. PFR和CSTR B. BR和CSTR C. PFR和BR D. PFR，CSTR和BR
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年 月 日 6. 催化剂的密度?P?0.8g/cm3，床层空隙率?B?0.4，则床层密度?B?（ ）g/cm3。
A. 0.32 B. 0.48 C. 0.75 D. 1.33 7. 对于连串反应2A→P→S，如果A的起始浓度cA0=1.2kmol/m3，反应结束时反应混合物中A的浓度为cA=0.2kmol/m3，P的浓度为0.4kmol/m3，则SP=（ ）。 A. 0.2 B. 0.4 C. 0.8 D. 1.0
8. 下列关气-固流化床反应器正确的陈述是（ ）。 A. 在气流的搅动下，流化床内一般呈散式流态化
B. 流化床内催化剂颗粒粒径小，因而可以忽略催化剂内扩散 C. 初始流化速度和逸出速度均指气体真实流速 D. 气泡相内只有气体，没有固体
9. 在全混流反应器中进行等温液相一级不可逆反应，进口浓度为cA0，出口浓度为
cA，空间时间为?，现在原反应器上串联一个相同的反应器，其它条件不变，则
出口浓度变为（ ）。 A.
cA0(1?k?)2 B. cA01?2k? C.2cA02?k? D. cA02(1?k?)
10. 在均相反应器中进行如下平行反应：
A + B??k1?P （目的产物）r?c2PAcB A???k2S （副产物） rS?2cA
为了提高主产物的收率，宜选择的操作方式为（ ）。 A. 采用半连续反应器，反应物A分次加入 B. 采用平推流反应器，B分次加入 C. 采用全混流反应器，A和B同时加入 D. 采用全混流反应器与平推流反应器的串联组合
11. 实验测得某固体催化剂的速率常数k=0.1s-1，有效扩散系数De=0.004cm2﹒s-1，
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如果西勒模数?<0.3，则可认为无内扩散影响，催化剂的直径应当（ ）三、计算题（共46分） 。 s 1. 某一级不可逆反应，在平推流反应器中的转化率为0.8，如欲将生产能力提高 A. 小于0.18cm B. 大于0.18cm C. 小于0.36cm D. 大于0.36cm 50%，如果在平推流反应器后串联全混流釜，请计算当最终转化率相同时，全混 12. 双膜理论假设在气液界面处液相A组分的浓度与气相分压间的关系符合( )。 釜体积应当为平推流反应器的多少倍？（12分）
兰州交通大学试卷（附卷）
： 分 评 点 端 ： 两 号线 黑 学 过 超 得 不 下 上 ： 要 求 写 书 题 考 ： 名 姓 ： 级 班
A. 费克扩散定律 B. 亨利定律 C. 拉乌尔定律 D. 道尔顿分压定律 13. 对于快速反应，适合的气-液反应器为（ ）。 A. 鼓泡塔 B. 板式塔 C. 填料塔 D. 鼓泡搅拌釜
14. 当催化剂孔径d0与分子平均自由程λ的比值d0/λ>100时，总气体扩散系数可以按 （ ）计算。
A. 分子扩散系数 B. 克努森扩散系数 C. 综合扩散系数 D. 表面扩散系数 15. 气-固相催化平行反应
A??k1?P (-r2A)1?k1cA A??k?R(-r
2A)2?k1cA 内扩散影响明显，P为目标产物，为提高P的选择性，应采用的措施是（ ）。 A. 减小粒径，减小孔径 B. 减小粒径，增大孔径
C. 增大粒径，减小孔径 D. 增大粒径，增大孔径 二、 判断正误（每小题1分，共10分）（在你认为正确的叙述后括号内填“√”，在 错误的叙述后填“×”） 1. 西勒模数?s越大，内扩散影响越小。 （ ） 2. 气-固催化本征动力学不涉及内、外扩散的影响。 （ ） 3. 任何连续反应器平均停留时间t总与空间时间? 在数值上相等。 （ ） 4. 对同一反应器，用脉冲示踪法和阶跃示踪法会得到不同的F(t)。 ( ) 5. 空间时间定义式中V0是指进口流体在标准状态下的体积流量。 （ ） 6. 全混流反应器出口物料中关键组分A的浓度要略小于反应器内A的浓度。（ ） 7. 由于全混流反应器中存在返混，所以对于任何反应，所需全混流反应器的体积要大 于平推流反应器体积。 （ ） 8. 两并联平推流反应器总体积最小条件为两反应器体积相等，即V1=V2。 （ ）
9. 在间歇反应器中达到一定转化率所需时间与反应器大小无关。 （ ） 10. 多釜串联的全混流反应器，各釜中的选择性是相等的。 （ ）
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2. 用脉冲示踪法测得一连续反应器的t?400s，?2t?80000s2。某一级液相反应
在间歇反应器中进行，反应10min时的转化率为0.8，请用多级混合槽模型计算
该反应在此连续反应器中的转化率。（12分） 共6页 第4页
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兰州交通大学试卷（附卷）
： 分 评 ：点 端 号 两 线 学 黑 超 过 得 不 下 上 ： 求 要 写 书 题 ： 考 名 姓 ： 级 班 3. 自催化反应A+ P → 2P，动力学方程为 –rA=kcAcP，k=0.1m3·kmol-1·min-1
，
cA0=1.0kmol·m-3，cP0=0.2kmol·m-3， 进料V0=0.45m3·min-1
。当A的转化率
达90%时： （1） 应采用平推流反应器与全混流反应器的何种组合，以使总反应器体积最
小？（4分）
（2）总体积最小时，全混流反应器体积为多少？（6分）
A?PrP?1 4.平行液相反应 A?R rR?2cA，其中cA0?2kmol?m?3，cAf?0.2kmol?m?3。
A?Sr2S?cA 请计算在平推流反应器中P的收率。（12分）
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四．看图回答问题（6分） 如图所示是一级不可逆反应在全混釜中的移热速率线和产热速率线。看图回答：
1. 图中1、2、3三条移热线中，进料温度最高的是 ； 2. 点对应温度为着火温度， 点对应温度为熄火点；
3. 稳定的操作点有 ；不稳定的操作点有 ；期望的操作点有 。 五．证明题（8分）
A?2?2A1/2?气固相反应AR，机理为2A1/2?R??? R?R??k(ppR请证明，当A的表面反应为控制步骤时，反应速率式为r?A?) K(1?K2
ApA?KRpR)共 6页 第6页